JP2010175531A - 風速計 - Google Patents

Abstract

【課題】
屋外使用が可能で、指向性が無く、小型で簡便に使用でき、かつ３０ｍ／ｓｅｃぐらいまでの風速を測れる風速計が求められている。
【解決手段】 天頂部が塞がっている底のない外径２ｃｍ程で、高さ５ｃｍ程の円筒状の外筒の中に、天頂部と底部が塞がってない高さ約５ｃｍの少し細めの円筒状の内筒を同軸的に挿入し、内筒の天頂部は外筒の天頂部内側より少し下げて１ｍｍほど隙間が開けてあり、内筒の下端は外筒の下端より２ｍｍほど下に出してあり、外筒内面と内筒外面との間は０．５ｍｍの均一な間隔が取ってあり、外筒の内側には発熱体と温度センサーが一体化された空気流検知器が設置してある構成からなる風速計。
【選択図】図１

Description

風速を簡便に計測する風速計に関する。

風速計と言えば半球状のお椀型の風受けを、中心軸より水平に放射状に配置した腕の先に取り付けたものが、風を受けて回転するときの回転数によって風速を測るものが昔から使われている。また風向風速計と呼ばれる方向舵のついた風車型のものもあり、これらはかなり強風時の風速まで測れる。しかし機器そのものはいずれも大きくて簡便に設置できるものではなかった。

また別の風速計としては、抵抗値と温度に相関のある電気抵抗体の発熱機能と温度検知機能を持つサーミスターを使用したものがある。電流を流して昇温させたサーミスターの熱が風によって奪われるとき、一定温度にしておくために電流を変化させるが、その電流変化を風速の関数としてとらえ、風速を測るものがある。この風速計は微弱な風速を測るのには適しているが、強風時の風速測定には向かなかった。また、屋内での使用には適しているが、指向性があるため屋外での使用には適していなかった。

屋外使用が可能で、指向性が無く、小型で簡便に使用でき、かつ３０ｍ／ｓｅｃぐらいまでの風速を測れる風速計が求められている。

天頂部が塞がっている底のない円筒状の外筒の中に、天頂部と底部が塞がっていない円筒状の内筒を同軸的に内挿し、外筒と内筒の間には一定の隙間を持たせ、内筒は外筒の天頂部内側より１ｍｍほど下げてあり、内筒の下端は外筒の下端より下に出ているような配置にしたとき、円筒の軸に対して直角の横方向から風を吹き付けると、内筒内に発生する圧力と外筒内面と内筒外面の間の隙間に発生する圧力との間に圧力差が生じ、装置内に空気の流れが発生する。

外筒、内筒の径や高さ、それらの相対的位置を変化させて、外部の風速と円筒内に発生する空気の流れの速さの関係を調べていくと、それらのサイズや位置関係が適切な組み合わせのときは、０ｍ／ｓｅｃから３０ｍ／ｓｅｃぐらいまでの風速と円筒内に発生する空気の流れに相関関係があることを見出した。適切な組み合わせでないときは、円筒内に全く空気の流れが発生しないか、発生しても低い風速で頭打ちになって、風速が上がっても流れの速さが変化しなくなるなどの飽和現象が起こった。

円筒内のしかるべき位置、例えば外筒の天頂部内側に電気抵抗による発熱体と温度センサーを一体化した空気流検知器を設置する。

電気抵抗による発熱体に一定電流を流すと発熱体は一定温度になるが、外筒、内筒のサイズや位置関係を適切な組み合わせにし、外部に風を吹き付けると、それに伴って装置内に風速と相関関係のある空気の流れが起こり、それによって熱量が奪われるので、発熱体の温度が風速に従って変化する。その温度変化を風速に換算することにより風速を計測することができる。

本発明の風速計は外径が２ｃｍ程、高さが５ｃｍ程でそれからリード線が出ているのみの小型軽量なものである。風速データを必要とする各種機器に簡単に邪魔にならないように取り付けることができるので、その利用価値は高い。

天頂部が塞がっている底のない外径２ｃｍ程で、高さ５ｃｍ程の円筒状の外筒の中に、天頂部と底部が塞がってない高さ約５ｃｍの少し細めの円筒状の肉厚の内筒が同軸的に挿入されており、内筒の天頂周辺部は外筒の天頂部内側より少し下げて１ｍｍほど隙間が開けてあり、内筒の下端は外筒の下端より２ｍｍほど下に出してあり、外筒内面と内筒外面との間は０．５ｍｍの均一な間隔が取ってあり、外筒の内側には発熱体と温度センサーが一体化された空気流検知器が設置してある風速計。

具体的な実施例を図面に基づいて説明すると、図１は本発明の風速計の概念を示す図で、理解を助けるために、本発明に関する主要部分は中心軸に沿って切断した断面図として示してある。

外筒１は外径１８ｍｍ、外部高さ６０ｍｍ、内径１６ｍｍ、内部高さ５０ｍｍで天頂部の１０ｍｍほどの部分にはコネクター等が入っている。外筒の内側には外径１５ｍｍ、内径２．５ｍｍ、高さ５１ｍｍの肉厚の内筒２が同軸的に挿入されている。図示はしてないがこの内筒は適当な支持具で外筒内に固定してある。

外筒内面と内筒外面の間には０．５ｍｍの隙間が設けてあり、外筒天頂部内側と内筒天頂部周辺との間には１ｍｍの隙間が開けてあり、従って内筒の下端は外筒の下端より２ｍｍ下に出ている。

外筒天頂部内側には電気抵抗体と温度センサーからなる直径５ｍｍ高さ３ｍｍの空気流検知器３が取り付けてあり、それに対応する内筒中心部は少し窪ませてある。計測時には電気抵抗に一定電流を流し、該検知器を昇温しておく。

以上の条件で実際に本発明の風速計を風洞の中に置き、風速を変化させ、空気流検知器の温度を実測した。データの一例を図２に示す。横軸は風速計に当てる風の速度。縦軸は該検知器の温度を示している。このグラフに示すように、風速と該検知器の温度には一定の相関関係があり、本発明の風速計で０〜３０ｍ／ｓｅｃの風速を測定できることを示している。

前述の実施例１に於ける空気流検知器の代わりに抵抗値と温度に相関のある電気抵抗体の発熱機能と温度検知機能を持つサーミスターを使用した空気流検知器に置き換えてある風速計。

以上述べてきたように本発明の風速計は小型軽量なので、風速データを必要とする各種機器に場所を気にしないで簡単に取り付けることができる。かつこの装置の開口部は下向きなので雨やごみがたまらないようになっている。吹雪のような劣悪な気象環境下でも的確な風速を計測することができる。わずかに昇温しているので着雪の可能性は小さい。可動部がないので寿命が長い。

本発明の風速計の概念図。主要部分は断面図で示してある。 空気検知器の温度と風速の関係を示すグラフ。

１．外筒
２．内筒
３．空気流検知器

Claims (3)

1. 本装置は、天頂部が塞がっている底のない外径２ｃｍ程で、高さ５ｃｍ程の円筒状の外筒の中に、天頂部と底部が塞がってない高さ約５ｃｍの少し細めの円筒状の内筒が同軸的に挿入されており、内筒の天頂部は外筒の天頂部内側より少し下げて１ｍｍほど隙間が開けてあり、内筒の下端は外筒の下端より０．５〜２ｍｍ下に出してあり、外筒内面と内筒外面との間は０．５〜１．５ｍｍの均一な間隔が取ってあり、外筒の内側には発熱体と温度センサーが一体化された空気流検知器が設置してあり、発熱体は昇温してあるが、外筒及び内筒の底部に風が吹き付けるとき、内筒内に生じる圧力と内筒と外筒の間の空間に生じる圧力に差ができるため、装置内部に空気の流れが起こり、発熱体から熱を奪うので、その発熱体の温度変化を風速の関数としてとらえ、風速を測ることを特徴とする風速計。
2. 空気流検知器の発熱体としては電気抵抗を使用し、一定電流を流して昇温しておくことを特徴とする請求項１記載の風速計。
3. 空気流検知器としては抵抗値と温度に相関のある電気抵抗体の発熱機能と温度検知機能を利用したものを使用し、電流を流して一定温度にしておくための電流変化を風速の関数としてとらえることを特徴とする請求項１記載の風速計。

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